專利名稱：便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)的便攜式天文望遠鏡自動控制裝置采用大多數(shù)采用8位單片機控制，無自帶星表的自動尋星功能。需要PC機控制，才能進行簡單的尋星和跟蹤。無天文參數(shù)計算功能。驅(qū)動采用步進電機驅(qū)動，速度慢。國外的便攜式天文望遠鏡自動控制裝置則采用多個8位16位和處理器并行處理。其缺點是，計算精度低，計算速度相對較慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對上述不足之處提供了一種便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置及其控制方法，本發(fā)明提供了一種便攜式天文望遠鏡的自動尋星和跟蹤的方法，便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)儲存容量大，天體數(shù)據(jù)多，計算速度快。
便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置及其控制方法是采取以下方式實現(xiàn)便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置結(jié)構(gòu)由電源輸入接口，主控制器，赤道儀驅(qū)動控制器組成。
電源輸入接口一端與直流電源輸入端相連，另一端與控制裝置內(nèi)部電源端相連，電源輸入接口由開關(guān)K，二極管D1，電阻R1、R2，發(fā)光二極管L1、L2組成。電源輸入接口可以防止電源接反損壞控制裝置。紅色發(fā)光二極管L1指示燈指示電源是否正確插上。當電源插上后，如果電源接反。由于紅色的LED的單向?qū)ㄗ饔茫t色的LED不亮。當電源開關(guān)打開后，綠色LED亮，指示燈指示裝置電源正常。如果電源插，由于二極管D1的單向?qū)ㄌ匦?，裝置的電源不通，可以防止在電源插反時損壞便攜式望遠鏡自動尋星控制裝置的其他設(shè)備。
主控制器包括微處理器(CPU)、靜態(tài)存儲器(RAM)、快閃存儲器(FLASH)、按鍵、圖形點陣液晶顯示器、蜂鳴器、白色發(fā)光二極管背光燈、白色發(fā)光二極管照明燈組成、RS232串行接口、內(nèi)部串行總線。處理器(CPU)采用32位微控制器(LPC2114)。微處理器(CPU)通過數(shù)據(jù)總線和地址總線與靜態(tài)存儲器(RAM)(61LV25616)和快閃存儲器(FLASH)(39VF1601或39VF3201或39VF6401)相連。微處理器(CPU)通過I/O口與按鍵相連。微處理器(CPU)通過I/O口與圖形點陣液晶顯示器(COG-VP12864)相連。微處理器(CPU)通過I/O口與蜂鳴器相連。微處理器(CPU)通過I/O口與白色發(fā)光二極管背光燈相連。微處理器(CPU)通過I/O口與白色發(fā)光二極管照明燈相連。微處理器(CPU)通過I/O口和全球衛(wèi)星定位接收機(GPS)模塊相連。微處理器(CPU)通過的串行口一和電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232相連，組成RS232接口。CPU通過的串行口二與驅(qū)動芯片(74HCO7)相連，組成串行總線。串行總線對外連接的插座均采用6芯6P6C插座。所有6芯6P6C 6的引腳定義均相同，可以任意插接。
赤道儀驅(qū)動控制器包括單片微處理器(8051F330)，雙向可逆PWM驅(qū)動電路、直流電機、光電碼盤及光電碼盤檢測電路、過流保護電路。微處理通過I/O口與雙向可逆PWM驅(qū)動電路相連。雙向可逆PWM驅(qū)動電路的輸出端和直流電機相連。雙向可逆PWM驅(qū)動電路可以采用雙向可逆PWM驅(qū)動集成電路L6203。單片微處理通過I/O口與光電碼盤檢測電路的輸出端相連。光電碼盤檢測電路可以采用HLC2701光電碼盤檢測集成電路。單片微處理通過帶AD的輸入端口和雙向可逆PWM驅(qū)動電路的電流檢測口相連。
便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置的控制方法如下通過主控制器校準赤道儀對北天極之間的誤差，首先將望遠鏡調(diào)整到對北天極附近位置，然后主控制器中的微處理器(CPU)從主控制器的快閃存儲器(FLASH)中存儲的數(shù)據(jù)中尋找到可以用于校準的恒星亮星，讀取該亮星的原始坐標；同時主控制器中的微處理器(CPU)通過I/O口讀取全球衛(wèi)星定位接收機(GPS)模塊時間、地理位置參數(shù)。主控制器中的微處理器(CPU)根據(jù)恒星的原始數(shù)據(jù)和時間地理位置對天體進行周年視差計算、太陽視差計算、光行差計算、進動計算、章動計算、大氣折射計算，計算出目標天體在赤道儀中的坐標，并自動轉(zhuǎn)向該恒星附近的位置。然后調(diào)整用于校準的恒星到望遠鏡視場中心，主控制器中的微處理器(CPU)在靜態(tài)存儲器(RAM)中記下該恒星的在赤道儀的位置，同時記錄下此時的時間。然后主控制器中的微處理器(CPU)計算赤出該恒星相對于觀測者的天文坐標。通過求解兩個坐標系之間的變換常數(shù)得到兩個坐標系之間的變換關(guān)系。主控制器中的微處理器(CPU)在校準完成后，將兩個坐標系之間的變換的系數(shù)存儲在主控制器的靜態(tài)存儲器(RAM)中。
主控制器中的微處理器(CPU)從鍵盤得到自動尋星的命令后，主控制器中的微處理器(CPU)首先從主控制器的快閃存儲器(FLASH)中查表得到目標天體的原始數(shù)據(jù)。對于恒星、深空星體采用存儲在快閃存儲器(FLASH)中的恒星計算公式，對于太陽系星體采用存儲在快閃存儲器(FLASH)中的VSOP87數(shù)學模型和參數(shù)，對于小行星和彗星使用存儲在快閃存儲器(FLASH)中的開普勒方程和參數(shù)。主控制器中的微處理器(CPU)根據(jù)恒星的原始數(shù)據(jù)和時間地理位置對天體進行周年視差計算、太陽視差計算、光行差計算、進動計算、章動計算、大氣折射計算，計算出目標天體的觀測位置，通過坐標變換，計算出目標天體在赤道儀中的坐標。
主控制器中的微處理器(CPU)在計算出目標天體在赤道儀中的坐標后，通過內(nèi)部的串行總線，向赤道儀驅(qū)動控制器發(fā)出命令，赤道儀驅(qū)動控制器的微處理器在收到主控制器中的微處理器(CPU)的指令后，控制直流電機運行到指定位置后。主控制器中的微處理器(CPU)再計算此時目標天體在赤道儀中的坐標。由于目標天體在赤道儀中的坐標是不斷隨時間變化的，主控制器不斷重復(fù)上述計算、命令、執(zhí)行過程，直到目標天體在赤道儀中的坐標和赤道儀的實際坐標的誤差在再指定范圍內(nèi)。自動尋星結(jié)束后，主控制器控制赤道儀驅(qū)動控制器恒動跟蹤。
便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置及其控制方法的特點1、本發(fā)明提供了一種便攜式天文望遠鏡自動尋星和跟蹤的方法及其裝置。
2、本便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置內(nèi)置全球衛(wèi)星定位接收機(GPS)模塊，可以準確地提供天文觀測和計算所需要的時間、地理位置。
3、本便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置具有電源輸入借口，設(shè)置有電源輸入接反保護電路，不會因為電源的正負極接反損壞控制裝置。
4、本便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)儲存容量大，天體數(shù)據(jù)多，計算速度快。
5、本便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置中所有的接口均采用6芯6P6C插頭座，并可以任意插接。
6、攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置中的赤道儀驅(qū)動控制器帶過流保護，通過內(nèi)部的串行總線可以和主控制器快速交換命令和數(shù)據(jù)。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置組成框圖。
圖2是便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置的電源輸入接口電原理圖。
圖3是便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置的主控制器組成框圖。
圖4是便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置的赤道儀驅(qū)動控制器組成框圖。
圖5是便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置的自動尋星控制方法流程圖。
圖6是便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置的天體在赤道儀位置計算流程圖。
具體實施例方式
參照附圖1～6，便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置由電源輸入接口、主控制器、赤道儀驅(qū)動控制器組成。自動尋星控制裝置的組成見附圖1。
便攜式望遠鏡自動尋星控制裝置的電源輸入接口見附圖2。電源輸入接口一端與直流電源輸入端相連，另一端與控制裝置內(nèi)部電源端相連，電源輸入接口由開關(guān)K、二極管D1、電阻R1、R2，發(fā)光二極管L1、L2組成。開關(guān)K連接在直流電源輸入正端，二極管D1、電阻R1分別與開關(guān)K輸出端相連接，發(fā)光二極管L1一端與電阻R1相連另一端與直流電源輸入負端相連，電阻R2一端與二極管D1相連，另一端與發(fā)光二極管L2串聯(lián)后接直流電源輸入負端。電源輸入接口可以防止電源接反損壞控制裝置。紅色發(fā)光二極管L1指示燈指示電源是否正確插上。當電源插上后，如果電源接反。由于紅色的LED的單向?qū)ㄗ饔?，紅色的LED不亮。當電源開關(guān)打開后，綠色LED亮，指示燈指示裝置電源正常。如果電源插，由于二極管D1的單向?qū)ㄌ匦?，裝置的電源不通，可以防止在電源插反時損壞便攜式望遠鏡自動尋星控制外置的其他設(shè)備。
主控制器組成見附圖3。主控制器包括微處理器(CPU)、靜態(tài)存儲器(RAM)、快閃存儲器(FLASH)、按鍵、圖形點陣液晶顯示器、蜂鳴器、白色發(fā)光二極管背光燈、白色發(fā)光二極管照明燈組成、RS232串行接口、內(nèi)部串行總線。CPU采用32位微控制器(LPC2114)。微處理器(CPU)通過數(shù)據(jù)總線和地址總線與靜態(tài)存儲器(61LV25616)和快閃存儲器(39VF1601或39VF3201或39VF6401)相連。微處理器(CPU)通過I/O口與按鍵相連。微處理器(CPU)通過I/O口與圖形點陣液晶顯示器(COG-VP12864)相連。微處理器(CPU)通過I/O口與蜂鳴器相連。微處理器(CPU)通過I/O口與白色發(fā)光二極管背光燈相連。CPU通過I/O口與白色發(fā)光二極管照明燈相連。微處理器(CPU)通過I/O口和全球衛(wèi)星定位接收機(GPS)模塊相連。微處理器(CPU)通過的串行口一和電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232相連，組成RS232接口。CPU通過的串行口二與驅(qū)動芯片(74HCO7)相連，組成串行總線。串行總線對外連接的插座均采用6芯6P6C插座。所有6芯6P6C 6的引腳定義均相同，可以任意插接。
赤道儀驅(qū)動控制器組成見圖四。赤道儀驅(qū)動控制器包括單片微處理器(8051F330)，雙向可逆PWM驅(qū)動電路，直流電機，光電碼盤及光電碼盤檢測電路，過流保護電路組成。單片微處理通過I/O口與雙向可逆PWM驅(qū)動電路相連。雙向可逆PWM驅(qū)動電路的輸出端和直流電機相連。單片微處理通過I/O口與光電碼盤檢測電路的輸出端相連。微處理通過帶AD的輸入端口和雙向可逆PWM驅(qū)動電路的電流檢測口相連。
便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置的控制方法如下控制流程見附圖5。
通過主控制器校準赤道儀對北天極之間的誤差。首先將望遠鏡調(diào)整到北天極附近位置。然后主控制器中的微處理器(CPU)從主控制器的快閃存儲器(FLASH)中存儲的數(shù)據(jù)中尋找到可以用于校準的恒星亮星。讀取該亮星的原始坐標。同時主控制器中的微處理器(CPU)通過I/O口讀取全球衛(wèi)星定位接收機(GPS)模塊時間、地理位置參數(shù)。主控制器中的微處理器(CPU)根據(jù)恒星的原始數(shù)據(jù)和時間地理位置對天體進行周年視差計算、太陽視差計算光行差計算，進動計算、章動計算、大氣折射計算，計算出目標天體在赤道儀中的坐標。并自動轉(zhuǎn)向該恒星附近的位置。然后手動調(diào)整用于校準的恒星到望遠鏡視場中心，主控制器中的微處理器(CPU)在靜態(tài)存儲器(RAM)中記下該恒星的在赤道儀的位置，同時記錄下此時的時間。然后主控制器的CPU并計算赤出該恒星相對于觀測者的天文坐標。通過求解兩個坐標系之間的變換常數(shù)得到兩個坐標系之間的變換關(guān)系。主控制器中的微處理器(CPU)在校準完成后，將兩個坐標系之間的變換的系數(shù)存儲在主控制器的RAM中。
主控制器中的微處理器(CPU)從鍵盤得到自動尋星的命令后，主控制器中的微處理器(CPU)首先從從主控制器的快閃存儲器(FLASH)中查表得到目標天體的原始數(shù)據(jù)。對于恒星、深空星體采用存儲在快閃存儲器(FLASH)中的恒星計算公式，對于太陽系星體采用存儲在快閃存儲器(FLASH)中的VSOP87數(shù)學模型和參數(shù)，對于小行星和彗星使用存儲在快閃存儲器(FLASH)的中開普勒方程和參數(shù)。主控制器中的微處理器(CPU)按附圖6所示的計算流程(計算程序)，根據(jù)恒星的原始數(shù)據(jù)和時間地理位置對天體進行周年視差計算、太陽視差計算、光行差計算、進動計算、章動計算、大氣折射計算，計算出目標天體的觀測位置，通過坐標變換，計算出目標天體在赤道儀中的坐標。
主控制器中的微處理器(CPU)在計算出目標天體在赤道儀中的坐標后，通過內(nèi)部的串行總線，向赤道儀驅(qū)動控制器發(fā)出命令，赤道儀驅(qū)動控制器的微處理器在收到主控制器中的微處理器(CPU)的指令后，控制直流電機運行到指定位置后。主控制器中的微處理器(CPU)再計算此時目標天體在赤道儀中的坐標。由于目標天體在赤道儀中的坐標是不斷隨時間變化的，主控制器不斷重復(fù)上述計算、命令、執(zhí)行過程，直到目標天體在赤道儀中的坐標和赤道儀的實際坐標的誤差在再指定范圍內(nèi)。自動尋星結(jié)束后，主控制器控制赤道儀驅(qū)動控制器恒動跟蹤。
權(quán)利要求
1.一種便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置，其特征在于結(jié)構(gòu)由電源輸入接口、主控制器、赤道儀驅(qū)動控制器組成；電源輸入接口一端與直流電源輸入端相連，另一端與控制裝置內(nèi)部電源端相連，主控制器包括微處理器(CPU)、靜態(tài)存儲器(RAM)、快閃存儲器(FLASH)、按鍵、圖形點陣液晶顯示器、蜂鳴器、白色發(fā)光二極管背光燈、白色發(fā)光二極管照明燈組成、RS232串行接口、內(nèi)部串行總線，微處理器(CPU)通過數(shù)據(jù)總線和地址總線與靜態(tài)存儲器(RAM)和快閃存儲器(FLASH)相連，微處理器(CPU)分別通過I/O口與按鍵相連、圖形點陣液晶顯示器、蜂鳴器、白色發(fā)光二極管背光燈、白色發(fā)光二極管照明燈相連，微處理器(CPU)通過I/O口和全球衛(wèi)星定位接收機(GPS)模塊相連，微處理器(CPU)通過的串行口一和電平轉(zhuǎn)換芯片相連，組成RS232接口，微處理器(CPU)通過的串行口二與驅(qū)動芯片(74HC07)相連，組成串行總線；赤道儀驅(qū)動控制器包括單片微處理器、雙向可逆PWM驅(qū)動電路、直流電機、光電碼盤及光電碼盤檢測電路、過流保護電路，單片微處理器通過I/O口與雙向可逆PWM驅(qū)動電路相連，雙向可逆PWM驅(qū)動電路的輸出端和直流電機相連，單片微處理通過I/O口與光電碼盤檢測電路的輸出端相連，單片微處理器通過帶AD的輸入端口和雙向可逆PWM驅(qū)動電路的電流檢測口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置，其特征在于串行總線對外連接的插座均采用6芯6P6C插座。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置，其特征在于電源輸入接口由開關(guān)(K)，二極管(D1)，電阻(R1、R2)，發(fā)光二極管(L1、L2)組成；開關(guān)K連接在直流電源輸入正端，二極管D1、電阻R1分別與開關(guān)K輸出端相連接，發(fā)光二極管L1一端與電阻R1相連另一端與直流電源輸入負端相連，電阻R2一端與二極管D1相連，另一端與發(fā)光二極管L2串聯(lián)后接直流電源輸入負端。
4.一種便攜式天文望遠鏡自動尋星控制裝置的控制方法，其特征在于控制方法如下通過主控制器校準赤道儀對北天極之間的誤差，首先將望遠鏡調(diào)整到對北天極附近位置，然后主控制器中的微處理器(CPU)從主控制器的快閃存儲器(FLASH)中存儲的數(shù)據(jù)中尋找到可以用于校準的恒星亮星，讀取該亮星的原始坐標；同時主控制器中的微處理器(CPU)通過I/O口讀取全球衛(wèi)星定位接收機(GPS)模塊時間、地理位置參數(shù)。主控制器中的微處理器(CPU)根據(jù)恒星的原始數(shù)據(jù)和時間地理位置對天體進行周年視差計算、太陽視差計算、光行差計算、進動計算、章動計算、大氣折射計算，計算出目標天體在赤道儀中的坐標，并自動轉(zhuǎn)向該恒星附近位置，然后調(diào)整用于校準的恒星到望遠鏡視場中心，主控制器中的微處理器(CPU)在靜態(tài)存儲器(RAM)中記下該恒星的在赤道儀的位置，同時記錄下此時的時間，然后主控制器中的微處理器(CPU)并計算赤出該恒星相對于觀測者的天文坐標，通過求解兩個坐標系之間的變換常數(shù)得到兩個坐標系之間的變換關(guān)系，主控制器中的微處理器(CPU)在校準完成后，將兩個坐標系之間的變換的系數(shù)存儲在主控制器的靜態(tài)存儲器(RAM)中；主控制器中的微處理器(CPU)從鍵盤得到自動尋星的命令后，主控制器中的微處理器(CPU)首先從從主控制器的快閃存儲器(FLASH)中查表得到目標天體的原始數(shù)據(jù)，對于恒星、深空星體采用存儲在快閃存儲器(FLASH)中的恒星計算公式，對于太陽系星體采用存儲在快閃存儲器(FLASH)中的VSOP87數(shù)學模型和參數(shù)，對于小行星和彗星使用存儲在快閃存儲器(FLASH)中的開普勒方程和參數(shù)，主控制器中的微處理器(CPU)根據(jù)恒星的原始數(shù)據(jù)和時間地理位置對天體進行周年視差計算、太陽視差計算、光行差計算、進動計算、章動計算、大氣折射計算，計算出目標天體的觀測位置，通過坐標變換，計算出目標天體在赤道儀中的坐標；主控制器中的微處理器(CPU)在計算出目標天體在赤道儀中的坐標后，通過內(nèi)部的串行總線，向赤道儀驅(qū)動控制裝置發(fā)出命令，赤道儀驅(qū)動控制器的微處理器在收到主控制器中的微處理器(CPU)的指令后，控制直流電機運行根據(jù)到指定位置后，主控制器中的微處理器(CPU)再計算此時目標天體在赤道儀中的坐標，由于目標天體在赤道儀中的坐標是不斷隨時間變化的，主控制器不斷重復(fù)上述計算、命令、執(zhí)行過程，直到目標天體在赤道儀中的坐標和赤道儀的實際坐標的誤差在再指定范圍內(nèi)，自動尋星結(jié)束后，主控制器控制赤道儀驅(qū)動控制器恒動跟蹤。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種便攜式天文望遠鏡的自動尋星控制裝置及其控制方法。結(jié)構(gòu)由電源輸入接口，主控制器，赤道儀驅(qū)動控制器組成。主控制器包括微處理器(CPU)、靜態(tài)存儲器(RAM)、快閃存儲器(FLASH)、按鍵、圖形點陣液晶顯示器、蜂鳴器、白色發(fā)光二極管背光燈、白色發(fā)光二極管照明燈組成、RS232串行接口、內(nèi)部串行總線；赤道儀驅(qū)動控制器包括單片微處理器，雙向可逆PWM驅(qū)動電路、直流電機、光電碼盤及光電碼盤檢測電路、過流保護電路。通過主控制器中的微處理器計算目標天體在赤道儀中的坐標，控制赤道儀驅(qū)動控制器電機運動，實現(xiàn)望遠鏡指向并跟蹤目標天體。
文檔編號G05D3/00GK1808207SQ200610038199
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月9日
發(fā)明者徐文, 徐寧 申請人:南京艾迪爾科技有限公司